Desenvolvimento e Implementação de um Sistema de Monitorização da Qualidade da Água em Ambiente Marinho

Abstract

Water is a fundamental resource for life on earth that requires monitoring to support decision making processes by various entities and economic activities. One of those activities is aquaculture, in which water quality plays a fundamental role to ensure that its standard parameters are in accordance with the reference values.With the aim of contributing to water quality monitoring and providing a toll capable of ensuring an ongoing analysis, an internship was carried out at the Institute for Systems and Computers Engineering at Coimbra (INESCC). Within this context, the gWater system was developed: a WebGIS that includes tools for monitoring water quality in the marine environment, using data from the Copernicus program. The system was developed using open-source technologies, such as Leaflet, GeoServer, GDAL, GRASS GIS, GeoPandas, Angular and Django. These technologies made it possible to build a WebGIS free of costs associated with software licenses. The outcome is a system that automatically collects and processes CMEMS and Sentinel-2 data, allowing users to select data from a catalog and add it to the list of visualization layers on a map, with similar functionalities to the ones found in any GIS or WebGIS software, such as activating and deactivating layers, zoom to layer, changing symbology and display preferences (opacity and thresholds).It also allows to run geographic data processing tools and visualize histograms, scatter plots and time evolution charts associated with different types of data. The results obtained with the execution of these tools are added to the data catalog, becoming available for consultation and visualization on the map.

A água é um recurso fundamental à vida na terra, pelo que é necessário fazer a sua monitorização para servir de apoio a processos de tomada de decisão por parte de diversas entidades e em diversas atividades económicas. Uma dessas atividades é a aquicultura, na qual a qualidade da água assume um papel crucial, sendo necessário verificar se diversos parâmetros que definem a sua qualidade estão em conformidade com os valores de referência.Com o objetivo de contribuir para a monitorização da qualidade da água e fornecer uma ferramenta capaz de garantir essa análise de forma contínua, foi realizado um estágio no Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores de Coimbra (INESC Coimbra). Neste âmbito foi desenvolvido o sistema gWater: um WebSIG que inclui ferramentas para monitorizar a qualidade da água em ambiente marinho, com recurso a dados do programa Copernicus.O sistema foi desenvolvido com recurso a tecnologias de código aberto, tais como o Leaflet, GeoServer, GDAL, GRASS GIS, GeoPandas, Angular e Django. Estas tecnologias permitiram construir um WebSIG livre de custos associados à aquisição de licenças de software. O resultado é um sistema que faz a recolha e tratamento de dados do CMEMS e Sentinel-2 de forma automática, e que permite aos utilizadores selecionar dados presentes num catálogo e adicioná-los à lista de camadas para visualização no mapa, com funcionalidades semelhantes às encontradas em qualquer software SIG ou WebSIG, como ativar e desativar a camada, zoom to layer, alteração da simbologia e preferências de visualização (opacidade e thresholds). Permite também executar ferramentas de processamento de dados geográficos e visualizar histogramas, gráficos de dispersão e gráficos de evolução temporal associados aos diversos tipos de dados. Os resultados obtidos através da execução das ferramentas são adicionados ao catálogo de dados, ficando disponíveis para consulta e visualização no mapa.